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KR20060017713A - Mems switch to be moved electromagnetic force and manufacture method thereof - Google Patents

Mems switch to be moved electromagnetic force and manufacture method thereof Download PDF

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KR20060017713A
KR20060017713A KR1020040066180A KR20040066180A KR20060017713A KR 20060017713 A KR20060017713 A KR 20060017713A KR 1020040066180 A KR1020040066180 A KR 1020040066180A KR 20040066180 A KR20040066180 A KR 20040066180A KR 20060017713 A KR20060017713 A KR 20060017713A
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KR
South Korea
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core
silicon substrate
high resistance
resistance silicon
signal connection
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Inventor
박재영
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 고저항 실리콘 기판과; 상기 고저항 실리콘 기판에 양측 코어부와 바닥 코어부가 구비되도록 형성되는 고정 코어부와; 상기 고정코어의 양측 코어부 중 적어도 일측 코어부를 중심으로 와권형으로 매입 형성되는 코일과; 상기 고저항 실리콘 기판의 선단부에 서로 분리 형성되는 신호 접속단자와; 상기 고정코어의 상부에 가동 가능하게 형성되어 상기 신호 접속단자를 접속시키는 가동코어를 포함하여 구성되는 전자기력 구동의 MEMS 스위치 및 그 제조방법을 제공한다. 이러한 본 발명은 저전압에서 사용 가능한 자기 구동형 MEMS 스위치를 구현하여 기존의 FET 스위치의 단점인 고효율, 저손실, 광대역의 특성을 확보함으로써 차세대 이동단말기와 고가의 반도체 측정 장비에 사용 가능한 스위칭 어레이(array)에 응용할 수 있으며 큰 사업적 효과를 얻을 것으로 기대된다. 기존의 다른 자기 구동형 스위치와 비교하여도 열 분산 및 전력 소모에 있어 월등히 개선된 구조를 이용함으로써 좋은 성능을 가지며, 고주파에서 사용 가능하고 다른 공정과 호환이 가능해 무선 통신 기기의 필터 뱅크 와 같은 형태로 사용이 가능하다. 또한 실리콘(silicon) 기판위에 집적화가 용이하여 CMOS회로와 완전한 집적(fully integration)화가 가능함으로써 다양한 분야에 폭 넓게 응용이 가능한 장점을 갖고 있다.The present invention provides a high resistance silicon substrate; A fixed core part formed to have both core parts and a bottom core part of the high resistance silicon substrate; A coil embedded in a spiral winding at least one core part of both core parts of the fixed core; A signal connection terminal formed separately from each other at a distal end of the high resistance silicon substrate; It provides an electromagnetic force-driven MEMS switch and a manufacturing method comprising a movable core which is movable on the fixed core to connect the signal connection terminal. The present invention implements a self-driven MEMS switch that can be used at a low voltage to secure high efficiency, low loss, and broadband characteristics, which are disadvantages of the conventional FET switch, thereby enabling a switching array that can be used in next-generation mobile terminals and expensive semiconductor measurement equipment. It is applicable to and is expected to get great business effect. Compared with other conventional magnetically driven switches, it has a good performance by using a structure that is significantly improved in heat dissipation and power consumption, and can be used at a high frequency and is compatible with other processes, such as a filter bank of a wireless communication device. Can be used as In addition, since it is easy to integrate on a silicon substrate, it is possible to fully integrate with a CMOS circuit, and thus it has an advantage that it can be widely applied to various fields.

Description

전자기력 구동의 MEMS 스위치 및 그 제조방법{MEMS SWITCH TO BE MOVED ELECTROMAGNETIC FORCE AND MANUFACTURE METHOD THEREOF}MEMS switch of electromagnetic force driving and its manufacturing method {MEMS SWITCH TO BE MOVED ELECTROMAGNETIC FORCE AND MANUFACTURE METHOD THEREOF}

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전자기력 구동 MEMS 스위치를 보인 것으로,1 to 3 show an electromagnetic force driving MEMS switch according to an embodiment of the present invention,

도 1은 전자기력 구동 MEMS 스위치의 평면도.1 is a plan view of an electromagnetic force driven MEMS switch.

도 2는 전자기력 구동 MEMS 스위치의 종단면도.2 is a longitudinal sectional view of an electromagnetic force driven MEMS switch.

도 3은 전자기력 구동 MEMS 스위치의 작용 설명도.3 is an explanatory view of the operation of the electromagnetic force driven MEMS switch.

도 4는 전자기력 구동 MEMS 스위치 제조방법을 설명하기 위한 공정도.Figure 4 is a process chart for explaining the electromagnetic force driven MEMS switch manufacturing method.

도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 전자기력 구동 MEMS 스위치를 보인 도면.5 and 6 are views showing an electromagnetic force driven MEMS switch according to another embodiment of the present invention.

도 7 및 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 전자기력 구동 MEMS 스위치를 보인 도면.7 and 8 show an electromagnetic force driving MEMS switch according to another embodiment of the present invention.

도 9 및 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 전자기력 구동 MEMS 스위치를 보인 도면.9 and 10 show an electromagnetic force driving MEMS switch according to another embodiment of the present invention.

도 11 및 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 전자기력 구동 MEMS 스위치를 보인 도면.11 and 12 show an electromagnetic force driven MEMS switch according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 고저항 실리콘 기판100: high resistance silicon substrate

110;111,112,113,115 : 고정코어110; 111, 112, 113, 115: fixed core

110a,110b : 양측 코어부110a, 110b: Both core parts

110c : 바닥 코어부110c: bottom core portion

120;121,122,123,125 : 코일120; 121,122,123,125: coil

130;131,132,133,135 : 가동코어130; 131,132,133,135: movable core

140;141,142 : 신호 접속단자140; 141,142: Signal connection terminal

본 발명은 이동 및 정보통신 회로 및 반도체 테스트 장비에서 신호의 차폐를 위하여 폭넓게 사용되고 있는 스위치에 관한 것으로, 특히 고저항 실리콘 기판에 고정코어와 가동코어로 이루어지는 자기코어와 코일을 갖는 전자기력 구동기를 형성하고 이 전자기력 구동기의 중간부 또는 일측부에 끊겨진 한쌍의 신호 접속단자를 형성하여 저전압에서 사용 가능하도록 한 전자기력 구동의 MEMS 스위치 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switch widely used for shielding signals in mobile and telecommunication circuits and semiconductor test equipment. In particular, an electromagnetic force driver having a magnetic core and a coil consisting of a fixed core and a movable core is formed on a high resistance silicon substrate. The present invention relates to a MEMS switch for electromagnetic force driving and a method of manufacturing the same, which are provided at a low voltage by forming a pair of signal connection terminals disconnected at an intermediate portion or one side of the electromagnetic force driver.

일반적으로 스위치는 통상의 가전기기부터 최근의 무선 이동통신 기기까지 대부분의 전자제품에 폭 넓게 널리 사용되고 있는 대표적인 부품으로 각종 전자제품의 부가 기능이 추가되어감에 따라 스위치는 단수의 제품에도 다량의 부품이 사용되어진다.In general, the switch is a representative component widely used in most electronic products, ranging from general home appliances to recent wireless mobile communication devices. As the additional functions of various electronic products are added, the switch has a large number of parts even in a single product. This is used.

그 중에서도 FET(Field Effect Transistor) 소자는 반도체 형태의 스위치 부품으로 작은 사이즈와 낮은 가격으로 주류를 이루었으나 최근 나타난 MEMS 기술의 등장은 전기장 효과에 의한 스위칭이 아닌 기계적 구동을 통해 회로의 개폐를 제어할 수 있는 릴레이의 형태로 구현되기 시작하였으며, 이 MEMS 스위치는 기계적인 구동이 직접 발생하기 때문에 구동력을 발생시키는 방식에 따라 구분되는 것이 일반적이다.Among them, FET (Field Effect Transistor) is a switch type of semiconductor type and mainstream with small size and low price. However, the recent emergence of MEMS technology can control the opening and closing of circuit through mechanical driving rather than switching by electric field effect. The MEMS switch has been started to be implemented in the form of a relay, which is generally classified according to the method of generating driving force because mechanical driving occurs directly.

첫 번째로 현재 가장 많이 연구 개발되고 있는 정전 구동 방식이 있다. 정전 구동 방식은 탄성 영역 내에서 변형이 가능한 구조물에 각각 양극과 음극의 전압을 가해주어 발생하는 서로간의 인력으로 회로를 차폐시키는 기본 개념을 가지고 있다. 이러한 정전구동 방식은 소모 전력이 작고 간단한 구조를 가져 구현이 쉬운 장점을 가지고 있다. 구동력이 인가한 전압 차이에 의해 발생하기 때문에 신뢰성을 갖으면서 구동하기 위하여서는 수십 볼트 이상이 요구된다. 따라서 저전압 사용이 필수적인 휴대폰과 같은 휴대형 모바일 기기에 그 적용이 쉽지 않을 것으로 예상된다. First, there is the electrostatic drive method which is currently being researched and developed the most. The electrostatic driving method has a basic concept of shielding a circuit by mutual attraction generated by applying voltages of the anode and the cathode to the structure that can be deformed in the elastic region, respectively. The electrostatic drive method has the advantages of low power consumption and simple structure and easy implementation. Since the driving force is generated by the applied voltage difference, several tens of volts or more are required for driving with reliability. Therefore, it is not easy to apply to portable mobile devices such as mobile phones, which require the use of low voltage.

자기 구동형 MEMS 스위치는 낮은 구동 전압, 큰 구동력과 변위 등 장점을 가지고 있지만 구조가 복잡해 제작이 어렵고 소비 전력이 높아 지금까지 많이 연구되지 않아 왔으나 최근 3차원 마이크로 머시닝 기술의 발전에 따라 앞에서 언급한 단점들을 개선할 수 있어서 연구개발이 활발이 이루어 지고 있다.Self-driven MEMS switches have the advantages of low driving voltage, large driving force and displacement, but they are difficult to manufacture due to their complicated structure and high power consumption, which has not been studied much until now. R & D is being actively conducted since these can be improved.

자기 구동형 MEMS 스위치는 앞에서 언급된 바와 같이 구조적으로 구현이 힘든 단점이 있어 지금까지 많은 연구가 진행되지 못했으며, 자기 구동력이 전류량에 비례해 발생하기 때문에 발열량이 많은 단점을 가지고 있다.As mentioned above, the self-driven MEMS switch has a disadvantage in that it is difficult to implement structurally, and thus many studies have not been conducted until now.

따라서, 이러한 단점을 해소 하기 위해서 다양한 개선이 이루어져야 하는데, 첫 번째로 면적을 최소화하고 공정 단계를 줄여야 한다. 두 번째로 코일의 단면적을 최대한 확보하고 면저항을 최소화하여 최대 전류량과 이에 따른 구동력을 확보하여야 한다. 마지막으로 가능한 열전도도가 높은 절연체를 사용하여 열 분산을 최대화시켜야 한다.Therefore, various improvements have to be made to alleviate these shortcomings. First, the area must be minimized and the process steps reduced. Secondly, the maximum cross-sectional area of the coil should be secured and the sheet resistance should be minimized to secure the maximum amount of current and driving force. Finally, thermal dissipation should be maximized by using insulators with the highest possible thermal conductivity.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점 및 결함을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 고저항 실리콘 기판에 고정코어와 가동코어로 이루어지는 자기코어와 코일을 갖는 전자기력 구동기를 형성하고 이 전자기력 구동기의 중간부 또는 일측부에 끊겨진 한쌍의 신호 접속단자를 형성하여 저전압에서 사용 가능하도록 한 전자기력 구동의 MEMS 스위치 및 그 제조방법를 제공하고자 함에 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems and defects. The present invention provides an electromagnetic force driver having a magnetic core and a coil consisting of a fixed core and a movable core on a high resistance silicon substrate, and an intermediate portion of the electromagnetic force driver or An object of the present invention is to provide an electromagnetic force-driven MEMS switch and a method of manufacturing the same, by forming a pair of signal connection terminals disconnected at one side thereof to enable use at a low voltage.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 전자기력 구동의 MEMS 스위치는 본 발명은 하측 수평부(bottom magnetic core)와 그 양측의 수직부(side magnetic core)로 이루어지는 고정코어(core)와, 코일(coils), 신호 접속단자(signal line), 그리고 힌지(hinge)에 의해 상하로 가동하여 상기 신호 접속단자를 접속하는 가동 마그네틱 플레이트(movable upper magnetic plate)의 가동코어로 이루어지고, 이들이 고저항 실리콘 기판위에 집적화되어 구성된 것을 특징으로 한다.MEMS switch of the electromagnetic force drive according to the present invention in order to achieve the above object is a fixed core (core) consisting of a lower horizontal portion (bottom magnetic core) and its vertical side (side magnetic core) and a coil ( coils, signal lines, and movable cores of movable upper magnetic plates that move up and down by hinges to connect the signal connection terminals, which are high resistance silicon substrates. Characterized in that the integrated configuration.

즉, 고저항 실리콘 기판과, 고저항 실리콘 기판에 양측 코어부와 바닥 코어 부를 갖도록 형성되는 고정코어와, 상기 고저항 실리콘 기판에 고정코어의 중앙 수직부 주위로 형성되는 코일과, 상기 고저항 실리콘 기판의 일단부에 형성되는 외팔보(cantilever)의 가동코어와, 상기 고저항 실리콘 기판의 타단부에 서로 분리 형성되어 상기 가동코어에 의해 접속되는 신호 접속단자를 포함하여 구성된다.That is, a high resistance silicon substrate, a fixed core formed to have both core parts and a bottom core part on the high resistance silicon substrate, a coil formed around the central vertical portion of the fixed core on the high resistance silicon substrate, and the high resistance silicon And a cantilever movable core formed at one end of the substrate, and a signal connection terminal formed separately from each other at the other end of the high resistance silicon substrate and connected by the movable core.

이와 같은 본발명은 고저항 실리콘 웨이퍼를 사용하여 기존의 코일 부분을 웨이퍼 내에 삽입, 즉 웨이퍼에 홈을 파고 코일을 삽입시키는 매입(埋入) 형태로 형성함으로써 기존의 폴리머/메탈 형식의 다층 공정으로 인한 불안정성과 불균일성을 없앤 3차원 구조물의 구현을 더욱 용이하게 하게 되었고, 고저항 실리콘이 절연체의 역할을 함으로써 높은 고종횡비의 전도체 구조물의 구현이 가능해져 전기 저항을 줄이고 보다 많은 전류를 통과시켜 좋은 구동력을 얻을 수 있으며 소모 전력을 줄일 수가 있다. 또한 기존의 폴리머 계열의 절연체를 사용할 경우 폴리머 자체의 높은 열저항 때문에 열분산이 매우 안되는 단점이 있었으나 고저항 ??리콘을 사용한 본 발명은 그러한 문제를 개선시키는 성능의 개선을 가져왔다. 그리고 고저항 실리콘을 사용함으로써 고주파수대역에서 기판으로부터 오는 손실을 최소화 하였다.The present invention uses a high-resistance silicon wafer to form a conventional coil portion into a wafer, that is, to form a recessed shape in which a groove is inserted into a wafer and a coil is inserted into a conventional polymer / metal type multilayer process. It is easier to implement a three-dimensional structure that eliminates instability and non-uniformity due to high inductance.Since high-resistance silicon acts as an insulator, it is possible to implement a high aspect ratio conductor structure, which reduces electric resistance and allows more current to pass. Can be obtained and power consumption can be reduced. In addition, when using a conventional polymer-based insulator, there was a disadvantage that the heat dissipation is very difficult due to the high thermal resistance of the polymer itself, but the present invention using the high-resistance ?? icon brings an improvement in performance to improve such a problem. The use of high-resistance silicon minimizes the loss from the substrate in the high frequency band.

이와 같은 본 발명은 차세대 이동단말 및 리컨피규어블(reconfigurable) 시스템에 적용을 위한 전자기력 구동의 MEMS 스위치와 그 제조 방법으로서 기존의 반도체 형태의 스위치와는 달리 초 미세 기계전기 시스템 가공 기술을 이용하여 저손실, 고격리도, 광대역의 특성을 얻도록 함으로써 차세대 이동 및 무선통신 시스템에 폭넓게 사용할 수 있다.The present invention is an electromagnetic force-driven MEMS switch for application to next generation mobile terminals and reconfigurable systems, and a method of manufacturing the same, unlike conventional semiconductor-type switches, low loss using ultra micromechanical system processing technology. The high isolation, high isolation, and broadband characteristics make it widely applicable to the next generation of mobile and wireless communication systems.

이하, 본 발명을 첨부한 도면에 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the present invention will be described in detail as follows.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전자기력 구동 MEMS 스위치를 보인 것으로, 도 1에는 전자기력 구동 MEMS 스위치의 평면도가 도시되고, 도 2에는 전자기력 구동 MEMS 스위치의 종단면도가 도시되어 있으며, 도 3에는 전자기력 구동 MEMS 스위치의 작용 설명도가 도시되어 있다.1 to 3 show an electromagnetic force driving MEMS switch according to an embodiment of the present invention, Figure 1 is a plan view of the electromagnetic force driving MEMS switch, Figure 2 is a longitudinal cross-sectional view of the electromagnetic force driving MEMS switch, 3 is an explanatory view of the operation of the electromagnetic force driven MEMS switch.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 전자기력 구동의 MEMS 스위치는 고저항 실리콘 기판(웨이퍼)(100)과, 상기 고저항 실리콘 기판(100)에 양측 코어부110a),(110b)와 바닥 코어부(110c)가 구비되도록 매입 형성되는 고정코어(110;111)와; 상기 고정코어(110;111)의 양측 코어부(110a),(110b) 중 적어도 일측 코어부(110a)를 중심으로 장방 와권형으로 매입 형성되는 코일(120;121)과; 상기 고저항 실리콘 기판(100)의 선단부에 서로 분리 형성되는 신호 접속단자(140;141,142)와; 상기 고정코어(110;111)의 상부에 가동 가능하게 형성되어 상기 신호 접속단자(140;141,142)를 접속시키는 가동코어(130;134)를 포함하여 구성되어 있다.As shown, the MEMS switch of the electromagnetic force driving according to an embodiment of the present invention is a high-resistance silicon substrate (wafer) 100, and the core portion (110a), (110b) on both sides of the high-resistance silicon substrate (100) And fixed core (110; 111) is formed buried so that the bottom core portion (110c) is provided; A coil (120; 121) formed in an oblong spiral winding around at least one core (110a) of both core parts (110a) and (110b) of the fixed core (110; 111); Signal connection terminals 140; 141 and 142 separated from each other at the front end of the high resistance silicon substrate 100; And a movable core (130; 134) formed on the fixed core (110; 111) to be movable to connect the signal connection terminals (140; 141, 142).

상기 코일(120;121)은 상기 고정코어(110;111)의 전방 코어부(110a)를 중심으로 형성되고, 상기 코일(120;121)의 전방 외측부에 상기 신호 접속단자(140;141,142)가 형성되며, 상기 가동코어(130;131)가 상기 고정코어(110;111)의 후방 코어부(110b)에 후단의 고정부(131b)가 연결되어, 상기 가동코어(130;131) 선단의 접속단(131a)이 상기 신호 접속단자(140;141,142)를 접속시키도록 구성되어 있다.The coils 120 and 121 are formed around the front core part 110a of the fixed cores 110 and 111, and the signal connection terminals 140, 141 and 142 are formed at the front outer part of the coils 120 and 121, respectively. It is formed, the movable core (130; 131) is connected to the rear end of the fixed core (110; 111) of the rear core portion (110b) of the fixed portion (131b), the connection of the front end of the movable core (130; 131) The stage 131a is configured to connect the signal connection terminals 140; 141 and 142.

도 4는 본 발명에 의한 전자기력 구동 MEMS 스위치 제조방법을 설명하기 위한 공정도로서, 본 발명에 의한 전자기력 구동의 MEMS 스위치 소자의 제조과정은 도 4의 공정도에 각각의 공정에 따라 구분하여 나타내었다.Figure 4 is a process chart for explaining the electromagnetic force driven MEMS switch manufacturing method according to the present invention, the manufacturing process of the electromagnetic force driven MEMS switch device according to the present invention is shown in the process diagram of FIG.

먼저 도 4a, 4b에 도시된 바와 같이 고저항 실리콘 기판(100)을 직벽으로 식각하여 코일(120;121)을 형성하였다. 이와 달리 기존의 폴리머 계열의 몰드에 의한 구조물의 구현은 고종횡비에 있어 한계가 있었지만 실리콘 식각을 통한 몰드는 알려진 바로는 최대 40:1의 고종횡비까지 구현이 가능하며 이제는 도금기술의 개발이 요구되고 있다. 그리고 소자의 크기를 줄이고 전기저항을 줄이기 위해 코일(120;121)의 선폭을 줄이고 깊은 트렌치(홈)를 형성시켜 전기 전도도가 좋은 구리 전기도금 등을 통해 코일을 형성한다.First, as shown in FIGS. 4A and 4B, the high resistance silicon substrate 100 is etched with a straight wall to form coils 120 and 121. On the other hand, the implementation of the structure by the conventional polymer-type mold had a limitation in the high aspect ratio, but the mold through the silicon etching can be realized up to a high aspect ratio of 40: 1 as known, and now it is required to develop the plating technology. have. And to reduce the size of the device and to reduce the electrical resistance to reduce the line width of the coil (120; 121) to form a deep trench (groove) to form a coil through copper electroplating, such as good electrical conductivity.

이어서, 도 4c의 공정에서는 고저항 실리콘 기판(100)에 고정코어(110;111)를 형성하며, 낮은 전압에서 자기 전류를 최대한 많이 유도하여 높은 자속밀도를 얻기 위해서 니켈이나 니켈 합금과 같이 비교적 높은 투자율을 가지는 재료를 사용하여 역시 도금 공정을 통해 구현할 수 있다.Subsequently, in the process of FIG. 4C, the fixed cores 110 and 111 are formed on the high-resistance silicon substrate 100 and relatively high, such as nickel or a nickel alloy, to induce a magnetic current at a low voltage as much as possible to obtain a high magnetic flux density. Materials with permeability can also be implemented through the plating process.

상기 코일(120;121)의 일측 고정코어부(110a), 외측단 수직부(110b) 및 하측 수평부(110c)는 모두 이 단계에서 형성하거나, 이전에 하측 수평부(110c)를 미리 형성하고 일측 고정코어부(110a)와 외측단 수직부(110b)를 이 단계에서 형성할 수도 있다.The fixed core part 110a, the outer end vertical part 110b, and the lower horizontal part 110c of the coils 120 and 121 are all formed at this stage, or previously formed with the lower horizontal part 110c. One side fixed core portion 110a and the outer end vertical portion 110b may be formed at this stage.

이어서, 도 4d와 같이 고저항 실리콘 기판(100)의 도면을 기준으로 우측 단 부에 신호 접속단자(140;141,142)를 서로 분리되는 형태로 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 4D, the signal connection terminals 140; 141 and 142 are formed on the right end of the high resistance silicon substrate 100 in a form of being separated from each other.

이어서, 도 4e 및 도 4f와 같이, 상기 고저항 실리콘 기판(100)의 좌측 단부에 일단이 연결된 형태로 외팔보의 가동코어(130;131)를 형성한다.4E and 4F, the movable cores 130 and 131 of the cantilever beam are formed to have one end connected to the left end of the high resistance silicon substrate 100.

상기한 구조물 형성은 사진 감광 공정을 이용한 패턴 형성과 건식 식각을 이용한 몰드의 형성, 스퍼터링을 통한 전기 도금용 씨드층의 형성, 마지막으로 전기 도금 공정을 반복하여 형성한다. 도 4d,e,f 공정은 일반적으로 표면 마이크로 머시닝으로 불리우는 포토레지스트 및 감광성 폴리이미드를 사용한 몰드의 형성과 전기도금 그리고 희생층을 제거하는 공정으로 진행된다. Formation of the structure is formed by repeating the formation of a pattern using a photosensitive photosensitive process, the formation of a mold using a dry etching, the formation of a seed layer for electroplating through sputtering, and finally the electroplating process. The process of Figures 4d, e, f proceeds to the formation of a mold using photoresist and photosensitive polyimide, commonly referred to as surface micromachining, to the electroplating and removal of the sacrificial layer.

이와 같은 본 발명에 의한 전자기력 구동의 MEMS 스위치는 코일(120;121) 부분에 전류가 흐르면 고정코어(110;111)의 일측 고정코어부(110a)에 자속이 발생하여 도 3과 같이 자기 전류가 흐르게 되고 중앙부분에 서로 간에 인력이 작용하며, 외팔보(cantilever)의 가동코어(130;131) 끝단부가 아래로 움직여 두개로 나뉘어진 신호 접속단자(140;141,142)가 접속된다.In the MEMS switch of the electromagnetic force driving according to the present invention, when a current flows in the coil 120; 121, magnetic flux is generated at one side of the fixed core 110a of the fixed core 110; At the center portion of the cantilever, the movable cores 130 and 131 of the cantilever move downward, and two signal connection terminals 140, 141 and 142 are connected.

그리고, 인가되던 전류가 차단되면 가동코어(130;131)가 위로 복동되어 신호 접속단자(140;141,142)의 접속이 끊어지며, 이와 같은 가동코어(130;131)의 움직임으로 on/off 스위칭이 이루어지는 원리을 사용한다. In addition, when the applied current is cut off, the movable cores 130 and 131 are double-acted upward, and the signal connection terminals 140 and 141 and 142 are disconnected. On / off switching is performed by the movement of the movable cores 130 and 131. Use principles that work.

도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 전자기력 구동 MEMS 스위치를 보인 도면으로서, 상기 도 1 내지 도 3에 도시된 일 실시예와 비교하여 가동코어(130;134)가 보다 넓은 폭을 갖으며 앞 부분이 접속단(134a)으로 가면서 점차 폭이 좁아지는 테이퍼형으로 형성된 것이 다르며, 이 외에 다른 구성 및 작용은 일 실시예와 같다.5 and 6 illustrate an electromagnetic force driving MEMS switch according to another embodiment of the present invention, in which the movable cores 130 and 134 have a wider width than those of the embodiments shown in FIGS. 1 to 3. Has a tapered shape that is gradually narrower in width as the front portion goes to the connecting end (134a), and other configurations and actions are the same as in one embodiment.

도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 전자기력 구동 MEMS 스위치를 보인 도면으로서, 이에 도시한 바와 같이 고저항 실리콘 기판(100)에 양측 코어부(110a),(110b)과 바닥 코어부(110c)가 구비되도록 형성되는 고정코어(110;112)의 양측 코어부(110a),(110b) 주위로 코일(120;122)이 각각 형성되고, 코일(120;122)의 전방 외측부에 신호 접속단자(140;141,142)가 형성되며, 상기 고정코어(110;112)의 후방 코어부(110b)에 가동코어(130;132) 후단의 고정단(132b)이 연결되어, 상기 가동코어(130;132) 선단의 접속단(132a)이 상기 신호 접속단자(140;141,142)를 접속시키도록 구성되어 있다.7 and 8 are diagrams illustrating an electromagnetic force driving MEMS switch according to another embodiment of the present invention. As shown therein, both core parts 110a and 110b and a bottom core part of the high resistance silicon substrate 100 are shown. Coils 120 and 122 are formed around both core portions 110a and 110b of the fixed cores 110 and 112 formed to have the 110c, respectively, and a signal is formed at the front outer portion of the coils 120 and 122, respectively. Connection terminals 140 and 141 and 142 are formed, and the fixed end 132b of the rear end of the movable core 130 and 132 is connected to the rear core portion 110b of the fixed core 110 and 112, thereby allowing the movable core 130 to be connected. 132) The connecting end 132a at the tip is configured to connect the signal connecting terminals 140; 141 and 142.

이 도 7 및 도 8의 실시예는 두개의 수직 자기고정코어부가 구비된 고정코어(110;112)와 두개의 코일(120;122)을 갖으며, 움직이는 자성박막의 외팔보(cantilever), 즉 가동코어(130;132)의 고정단132b)이 고정코어(110;111)의 외측 수직 자기고정코어부에 연결되어서 가동코어(130;131)의 접속단(132a)이 신호 접속단자(140;141,142)를 접속시키게 된다.7 and 8 have a fixed core (110; 112) and two coils (120; 122) provided with two vertical magnetic fixing cores, and cantilever, ie, movable, magnetic thin film. The fixed ends 132b of the cores 130 and 132 are connected to the outer vertical self-fixing core portions of the fixed cores 110 and 111 so that the connection ends 132a of the movable cores 130 and 131 are signal connection terminals 140 and 141 and 142. ) Is connected.

도 9 및 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 전자기력 구동 MEMS 스위치를 보인 도면으로서, 고저항 실리콘 기판(100)에 양측 코어부(110a),(110b)와 바닥 코어부(110c)가 구비되도록 형성되는 고정코어(110;113)의 양측 코어부(110a),(110b) 주위로 한 쌍의 코일(120;123)이 형성되고, 상기 가동코어(130;133)의 양단부가 상기 고저항 실리콘 기판(100)에 탄성 힌지(133b)로 굴신 가능하게 연결되며, 상기 신호 접속단자(140;141,142)가 양쪽 코일(120;123)의 중간부에 형성 되어, 상기 가동코어(130;133)의 중간 접속부(133a)에 의해 접속되도록 구성되어 있다.9 and 10 are diagrams illustrating an electromagnetic force driving MEMS switch according to another embodiment of the present invention, wherein both core parts 110a and 110b and the bottom core part 110c are formed on the high resistance silicon substrate 100. A pair of coils 120 and 123 are formed around both of the core parts 110a and 110b of the fixed cores 110 and 113 formed to be provided, and both ends of the movable cores 130 and 133 are formed at the high end. Resilient hinge (133b) is connected to the resistive silicon substrate 100, the signal connection terminals 140; 141, 142 are formed in the middle of both coils (120; 123), the movable core (130; 133) It is comprised so that it may be connected by the intermediate | middle connection part 133a of ().

이 도 9 및 도 10의 실시예는 신호 접속단자(140;141,142)가 고정코어(110;113)에 구비된 두개의 양측 코어부(110a),(110b)와, 두개의 코일(120;123)을 갖는 전자기력 구동기의 중앙에 배치된 구조로서 움직이는 자성박막의 브리지(bridge)의 가동코어(130;133)가 4개의 끝단에 낮은 스프링 상수(spring constant)를 갖는 탄성 힌지(133b)로 연결되어 가동코어(130;133)의 중간 접속부(133a)가 신호 접속단자(140;141,142)를 접속시키게 된다.9 and 10 illustrate two two core parts 110a and 110b having the signal connection terminals 140 and 141 and 142 provided in the fixed cores 110 and 113, and two coils 120 and 123. The movable cores 130 and 133 of the bridge of the magnetic thin film, which are arranged in the center of the electromagnetic force driver having the center of the electromagnetic force driver, are connected to the elastic hinge 133b having a low spring constant at four ends. The intermediate connection part 133a of the movable cores 130 and 133 connects the signal connection terminals 140 and 141 and 142.

도 11 및 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 전자기력 구동 MEMS 스위치를 보인 도면으로서, 고저항 실리콘 기판(100)에 양측 코어부(110a),(110b)와 바닥 코어부(110c)가 구비되도록 형성되는 고정코어(110;115)의 일측 코어부(110a) 주위로 코일(120;125)이 형성되고, 상기 가동코어(130;135)의 일측 양단부가 상기 고저항 실리콘 기판(100)에 탄성 힌지(135b)로 굴신 가능하게 연결되며, 상기 신호 접속단자(140;141,142)가 상기 코일(120;125)의 전방 외측부에 형성되어 상기 가동코어(130;135) 전방의 접속단(135a)에 의해 접속되도록 구성되어 있다.11 and 12 are diagrams illustrating an electromagnetic force driving MEMS switch according to another embodiment of the present invention, wherein both core parts 110a and 110b and the bottom core part 110c are formed on the high resistance silicon substrate 100. Coils 120 and 125 are formed around one side core portion 110a of the fixed cores 110 and 115, and both ends of the movable cores 130 and 135 are formed on the high resistance silicon substrate 100. Is connected to the elastic hinge (135b) to be extensible, and the signal connection terminals (140; 141, 142) are formed in the front outer portion of the coil (120; 125) to the connecting end (135a) in front of the movable core (130; 135) It is configured to be connected by).

이 도 11 및 도 12의 실시예는 끊겨진 신호 접속단자(140;141,142)가 양측 코어부110a),(110b)를 가지는 고정코어(110;115)와 하나의 코일(120;125)을 갖는 전자기력 구동기의 코일(120;125) 측면에 위치한 구조로서 움직이는 외팔보의 가동코어(130;135)의 한쪽에 끝단에 낮은 스프링 상수를 갖는 탄성 힌지(135b)로 연결하여 줌으로써 가동코어(130;135)가 탄성 힌지(135b)에 의해 탄력적으로 회동하여 가동코어(130;135)의 선단 접속단(135a)이 신호 접속단자(140;141,142)을 접속시키게 된다.11 and 12 illustrate that the disconnected signal connection terminals 140 and 141 and 142 have fixed cores 110 and 115 having both core parts 110a and 110b and one coil 120 and 125, respectively. The movable core (130; 135) is connected to an elastic hinge (135b) having a low spring constant at one end of the movable core (130; 135) of the cantilever moving as a structure located on the side of the coil (120; 125) of the electromagnetic force driver. Is elastically rotated by the elastic hinge 135b so that the tip connecting end 135a of the movable core 130; 135 connects the signal connecting terminals 140; 141 and 142.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 3 V 이하의 저전압에서 사용 가능한 자기 구동형 MEMS 스위치를 구현하여 기존의 FET 스위치의 단점인 고효율, 저손실, 광대역의 특성을 확보함으로써 차세대 이동단말기와 고가의 반도체 측정 장비에 사용 가능한 스위칭 어레이(array)에 응용할 수 있으며 큰 사업적 효과를 얻을 것으로 기대된다. 기존의 다른 자기 구동형 스위치와 비교하여도 열 분산 및 전력 소모에 있어 월등히 개선된 구조를 이용함으로써 좋은 성능을 가지며, 고주파에서 사용 가능하고 다른 공정과 호환이 가능해 무선 통신 기기의 필터 뱅크 와 같은 형태로 사용이 가능하다. 또한 실리콘(silicon) 기판위에 집적화가 용이하여 CMOS회로와 완전한 집적(fully integration)화가 가능함으로써 다양한 분야에 폭 넓게 응용이 가능한 장점을 갖고 있다.As described above, the present invention implements a self-driven MEMS switch that can be used at a low voltage of 3 V or less, thereby securing high efficiency, low loss, and broadband characteristics, which are disadvantages of the conventional FET switch, thereby enabling next-generation mobile terminals and expensive semiconductor measurement equipment. It can be applied to switching arrays that can be used in the system, and it is expected to have a great business effect. Compared with other conventional magnetically driven switches, it has a good performance by using a structure that is significantly improved in heat dissipation and power consumption, and can be used at a high frequency and is compatible with other processes, such as a filter bank of a wireless communication device. Can be used as In addition, since it is easy to integrate on a silicon substrate, it is possible to fully integrate with a CMOS circuit, and thus it has an advantage that it can be widely applied to various fields.

Claims (7)

고저항 실리콘 기판과; 상기 고저항 실리콘 기판에 양측 코어부와 바닥 코어부가 구비되도록 형성되는 고정 코어부와; 상기 고정코어의 양측 코어부 중 적어도 일측 코어부를 중심으로 와권형으로 매입 형성되는 코일과; 상기 고저항 실리콘 기판의 선단부에 서로 분리 형성되는 신호 접속단자와; 상기 고정코어의 상부에 가동 가능하게 형성되어 상기 신호 접속단자를 접속시키는 가동코어를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전자기력 구동의 MEMS 스위치.A high resistance silicon substrate; A fixed core part formed to have both core parts and a bottom core part of the high resistance silicon substrate; A coil embedded in a spiral winding at least one core part of both core parts of the fixed core; A signal connection terminal formed separately from each other at a distal end of the high resistance silicon substrate; And a movable core movably formed on the fixed core to connect the signal connection terminal. 제 1 항에 있어서, 상기 고정코어의 전방 코어부를 중심으로 상기 코일이 형성되고, 상기 코일의 전방 외측부에 상기 신호 접속단자가 형성되며, 상기 가동코어가 상기 고정코어의 후방 코어부에 후단의 고정부로 연결되어, 상기 가동코어 선단의 접속단이 상기 신호 접속단자를 접속시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자기력 구동의 MEMS 스위치.The method of claim 1, wherein the coil is formed around the front core of the fixed core, the signal connection terminal is formed at the front outer side of the coil, and the movable core is formed at the rear core of the fixed core. And a connection end of the movable core end connected to the government unit to connect the signal connection terminal. 제 1 항에 있어서, 상기 고정코어의 양측 코어부 주위로 코일이 각각 형성되고, 상기 코일의 전방 외측부에 상기 신호 접속단자가 형성되며, 상기 고정코어의 후방 코어부에 가동코어 후단의 고정단이 연결되어, 상기 가동코어 선단의 접속단이 상기 신호 접속단자를 접속시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자기력 구동의 MEMS 스위치.The method of claim 1, wherein coils are formed around both core portions of the fixed core, and the signal connection terminals are formed at the front outer side of the coil, and the fixed ends of the rear end of the movable core are formed at the rear core of the fixed core. And a connection end of the front end of the movable core is configured to connect the signal connection terminal. 제 1 항에 있어서, 상기 고정코어의 양측 코어부 주위로 한 쌍의 코일이 형성되고, 상기 가동코어의 전,후방부의 양측단이 상기 고저항 실리콘 기판에 탄성 힌지로 굴신 가능하게 연결되며, 상기 신호 접속단자가 양쪽 코일의 중간부에 형성되어, 상기 가동코어의 중간 접속부에 의해 접속되도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자기력 구동의 MEMS 스위치.The method of claim 1, wherein a pair of coils are formed around both core portions of the fixed core, and both ends of the front and rear portions of the movable core are flexibly connected to the high resistance silicon substrate by an elastic hinge. And a signal connection terminal formed in an intermediate portion of both coils, and configured to be connected by an intermediate connection portion of the movable core. 제 1 항에 있어서, 상기 고정코어의 일측 코어부 주위로 코일이 형성되고, 상기 가동코어의 후방부의 양측단이 상기 고저항 실리콘 기판에 탄성 힌지로 굴신 가능하게 연결되며, 상기 신호 접속단자가 상기 코일의 전방 외측부에 형성되어 상기 가동코어 전방의 접속단에 의해 접속되도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자기력 구동의 MEMS 스위치.The method of claim 1, wherein a coil is formed around one core of the fixed core, and both ends of the rear portion of the movable core are flexibly connected to the high resistance silicon substrate by an elastic hinge, and the signal connection terminal is And an electromagnetic force driving MEMS switch formed at a front outer side of the coil and configured to be connected by a connection end in front of the movable core. 고저항 실리콘 기판을 직벽으로 식각하고 코일을 매입 형성하는 단계와; 상기 고저항 실리콘 기판을 식각하고 양측 코어부,와 바닥 코어부를 갖는 고정코어를 매입 형성하는 단계와; 상기 고저항 실리콘 기판에 신호 접속단자를 서로 분리 형성하는 단계와; 상기 고저항 실리콘 기판의 가동코어 상부에 가동코어를 하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전자기력 구동의 MEMS 스위치 제조방법.Etching the high resistance silicon substrate with a straight wall and embedding a coil; Etching the high resistance silicon substrate and embedding a fixed core having both core parts and a bottom core part; Separating signal connection terminals from each other on the high resistance silicon substrate; Electromagnetic force driven MEMS switch manufacturing method comprising the step of performing a movable core on top of the movable core of the high resistance silicon substrate. 제 6 항에 있어서, 상기한 구조물 형성은 사진 감광 공정을 이용한 패턴 형 성과 건식 식각을 이용한 몰드의 형성, 스퍼터링을 통한 전기 도금용 씨드층의 형성, 마지막으로 전기 도금 공정을 반복하며, 상기 가동코어 형성 공정은 포토레지스트 및 감광성 폴리이미드를 사용한 몰드의 형성과 전기도금 그리고 희생층을 제거하는 공정으로 행하는 것을 특징으로 하는 전자기력 구동의 MEMS 스위치 제조방법.The method of claim 6, wherein the structure is formed by repeating the electroplating process by forming a pattern using a photosensitive process and forming a mold using dry etching, forming a seed layer for electroplating through sputtering, and finally performing the electroplating process. Forming process is a step of forming a mold using a photoresist and photosensitive polyimide, electroplating and removing the sacrificial layer, characterized in that the electromagnetic force driven MEMS switch manufacturing method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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